Advanced Dynamic Physical Simulation of Direct Iron Reduction Process in a Steel Plant

De iezer- en staolindustrie is ein vaan de groetste industriële bijdragers aon de wereldwijde CO2-emissies en is verantweurdelek veur 7-9% vaan de totale antropogene emissies. Onder de besjikbare productieroutes weurt direk gereduceerd iezer (DRI) gekoppeld aon ‘n elektrische boogoven (EAF) gezeen es ‘n sleutelweeg veur decarbonisatie, veural es waterstof es reducerende middel weurt geïntroduceerd. ‘t Proces umvat echter complexe thermo-sjemische interacties tusse de productie vaan syngaas, recycling en de werking vaan de multi-zone shaft oven, die neet voldoende weure vasgelag in conventionele processimulaties. Deze proefsjrif óntwikkelt, veur ut ierste, un volledig geïntegreerde dynamische simulatie vaan un MIDREX-type DRI-installatie. ‘t Model woort gevalideerd tege operationele data vaan de Contrecœur DRI-fabriek vaan ArcelorMittal in Canada. Veur dit doel woort ‘n analytisch model vaan de syngaasproductie en ‘t koelingsproces vaan de as-oven gemodelleerd met behulp vaan AVEVA-procestechnische software. Daonao woort ‘t Analytisch model wiejer oontwikkeld tot ‘n Analytisch/Veurspellend model door mierdere controlelusse touw te voge, wat ‘t systeem mie flexibiliteit gaof. ‘t Analytisch/Veurspellende model woort gekoppeld via ‘n op Python gebaseerde brögkcode aon ‘n 2D MATLAB-model vaan de as-ove dat intern woort oontwikkeld, boedoor iteratieve data-oetwisseling vaan sleutelstrome meugelek woort um wat de Dynamic DRI Virtual Environment (DDRIVE) weurt geneump, vas te stèlle. Daobij woorte casusstudies oetgeveurd um de standaardbedrief vaan de installatie en scenario’s mèt extra waterstof-injectie in ‘t procesgaas te oonderzeuke. De resultate toene aon dat: • De aafwieking tusse simulatie- en plantdata bleef oonder 5% veur alle sleutelvariabele, wat de robuusheid vaan zoewel de analytische es de DDRIVE-configuraties bevestigde. • De standaardbewerking zörgde veur ‘n kouwe start tot ‘n stabiele productie vaan ongeveer 63 t/h DRI, vaan ‘n initiële 82 t/h geliek aon de ruw ertsvoeding, mit ongeveer 3 procent aofwieking ten opziechte vaan de installatiemetinge. • De waterstof-injectiecampagne heet zeve plantteste op 2600, 3215, 3317, 3412, 3949, 4128 en 4760 Nm3/h gereproduceerd. • ‘t Specifiek NG-verbruuk naom aaf wie de H2-injectie touwnaom, mit ‘n daling vaan bekans 2 procent tusse 0 en 2600 Nm3/h en ‘n aafnummende besparinge boete ongeveer 3949 Nm3/h. ‘n Vermindering vaan ongeveer 3,9% weurt gezeen bij de maximale injectiesnelheid vaan H2, 4700 Nm3/h. Samevattend, ut oontwikkelde DDRIVE-raamwerk biedt un nuuj en krachtig hulpmiddel veur dynamische analyse, wat inziech beejt in de operationele, energie- en emissiecompromissen die geassocieerd zien mit waterstof-gebaseerde iezerproductie.